Основные понятия и определения
Электрические машины и трансформаторы, установленные на электростанциях и подстанциях, линии электрических сетей нуждаются в управлении и защите от повреждений и анормальных режимов. Для этого необходимы коммутационные аппараты, измерительные трансформаторы, токоограничивающие реакторы, разрядники и другое электрическое оборудование первичных (силовых) цепей. Необходимы также аппараты управления, контроля, измерений, релейной защиты и автоматики, образующие вторичные цепи электрической установки. Перечисленные элементы электрического оборудования первичных и вторичных цепей вместе с вспомогательными устройствами и строительной частью образуют распределительное устройство (РУ) станции или подстанции.
Различают внутренние и наружные РУ с электрическим оборудованием, размещенным в зданиях и вне зданий. В последнем случае оно должно быть приспособлено для работы при температуре воздуха, изменяющейся в широких пределах, под дождем и снегом, при ветре и гололеде.
На станциях имеются РУ нескольких ступеней номинального напряжения, связанные через силовые трансформаторы или автотрансформаторы. Каждое РУ. как правило, содержит сборные шины (трехфазную систему проводников) и ряд присоединений или ответвлений от сборных шин с соответствующим оборудованием. В зависимости от назначения электроустановки, номинального напряжения, числа и мощности присоединений РУ может быть выполнено с одной или двумя системами сборных шин; с одним или двумя выключателями в каждом присоединении и другими особенностями, определяющими эксплуатационные свойства РУ и его стоимость.
Наглядное представление о РУ или установке в целом дает электрическая схема — графическое изображение электроустановки с помощью условных символов в соответствии с действительным составом электрического оборудования и порядком электрических соединений. Степень детализации схемы может быть различной. В дальнейшем широко используются однолинейные схемы, в которых указаны элементы оборудования и проводники одной фазы. Приборы, аппараты управления и релейной защиты, а в ряде случаев измерительные трансформаторы в таких схемах опускают.
Рис.1. Однолинейная схема электростанции средней мощности с РУ 10 и 110 кВ:
G — генератор; Т — трансформатор; Q — выключатель;
QB — выключатель секционный; QS — разъединитель;
LR — токоограничивающий реактор; F — разрядник;
W — линия электропередачи
В качестве примера на рис.1 приведена однолинейная схема станции средней мощности с РУ 10 и 110 кВ. Чтобы не усложнять схемы, для обоих РУ условно приняты одиночные системы сборных шин. К сборным шинам 10 кВ присоединены два генератора G1 и G2, два главных трансформатора Т1 и Т2, два понижающих трансформатора собственных нужд станции Т3 и Т4 и четыре линии местной распределительной сети с токоограничивающими реакторами LR. К сборным шинам 110 кВ присоединены два главных трансформатора и две линии W, связывающие станцию с системой.
Источник: www.gigavat.com
Типы распределительных устройств
Распределительные устройства могут различаться по назначению и конструкции (особенно по компоновке шин).
Типы распределительных устройств по назначению
|
Нагрузочные требования определяют тип распределительного устройства. |
Основные типы распределительных устройств:
- Главный распределительный щит низкого напряжения (см. рис. Е27a)
- Шкаф управления двигателями (см. рис. Е27b)
Рис. Е27 : a ГРЩ (Prisma Plus P) с шинопроводами, b Шкаф управления двигателями низкого напряжения (Okken)
- Промежуточные (вторичные) РУ (см. рис. Е28)
Рис. Е28 : Промежуточное РУ (Prisma Plus G)
- Конечные РУ (см. рис. Е29)
Рис. Е29 : Конечное РУ: a Prisma Plus G Pack, b Kaedra, c Mini Pragma
Распределительные устройства специального назначения (например, для систем отопления, лифтов, производственных процессов) могут располагаться:
- рядом с главным ГРЩ НН;
- около соответствующего оборудования.
Как правило, вторичные и конечные распределительные устройства распределяются по объекту.
Два типа распределительных устройств
|
Различаются:
|
Традиционные распределительные устройства
Коммутационные аппараты, плавкие предохранители и т.д. расположены на монтажной плате внутри корпуса. Индикаторы и контрольные устройства (приборы, лампы, кнопки и т.д.) установлены на передней стороне РУ.
Размещение компонентов в корпусе требует тщательного анализа с учетом размеров каждого элемента и его соединений, а также зазоров, необходимых для обеспечения безопасной и безотказной работы.
Функциональные распределительные устройства
Как правило, это устройства специального назначения. Они состоят из функциональных блоков, которые включают в себя коммутационные аппараты и стандартные приспособления для монтажа и соединений, что обеспечивает высокий уровень надежности и большие возможности для изменений.
- Преимущества
Функциональные распределительные устройства используются на всех уровнях низковольтного распределения (от главного РУ низкого напряжения (ГРЩ) до конечного распределения) в силу ряда их преимуществ:
- Модульность системы, которая позволяет объединить многие функции в одном распределительном устройстве, включая защиту, контроль и управление электроустановками.
Кроме того, модульная конструкция обеспечивает повышение уровня техобслуживания, эксплуатации и возможности модернизации.
- Ускорение разработки распределительных устройств, поскольку нужно просто добавить дополнительные функциональные блоки.
- Простота установки сборных компонентов.
- Распределительные устройства проходят типовые испытания, которые обеспечивают высокий уровень надежности.
Новые распределительные устройства Prisma Plus G и P компании Schneider Electric рассчитаны на ток до 3200 A и обеспечивают следующие преимущества:
- Гибкость и простота монтажа.
- Сертификация по стандарту МЭК 60439 и гарантия надежной работы при безопасных условиях.
- Экономия времени на всех этапах – от разработки до монтажа, эксплуатации и модификации или модернизации.
- Простота в адаптации, например, к привычным стилям работы и нормам в разных странах мира.
Рис. Е27а, Е28 и Е29 показывают примеры функциональных распределительных устройств, рассчитанных на все номинальные мощности, а рис. E27b – высокоэффективное функциональное распределительное устройство для промышленных цепей.
- Основные типы функциональных блоков
В распределительных устройствах применяются три основных типа функциональных блоков:
- Стационарные функциональные блоки (см. рис. Е30)
Эти блоки не могут изолироваться от питания, так что любое вмешательство для техобслуживания, внесения изменений и т.д. требует отключения всего распределительного устройства. Однако, могут использоваться втычные или выдвижные устройства для минимизации времени простоя и повышения уровня готовности остального оборудования установки.
Рис. Е30 : Конечное РУ со стационарными функциональными блоками (Prisma Plus G)
- Втычные функциональные блоки (см. рис. Е31)
Каждый функциональный блок смонтирован на съемной монтажной панели и обеспечен средствами изоляции от входной стороны (шины) и средствами разъединения на выходной стороне (выходящая цепь). Поэтому блок может сниматься для техобслуживания без отключения всего устройства.
Рис. Е31 : РУ с втычными функциональными блоками
- Выдвижные функциональные блоки (см. рис. Е32)
Коммутационные аппараты и сопутствующие приспособления для обеспечения выполнения функций смонтированы на шасси. Как правило, выполняемая функция является комплексной и часто связана с управлением двигателями.
Разъединение возможно на входной и выходной сторонах путем полного выдвижения секции, что позволяет быстро заменять поврежденный блок без отключения остальной части распределительного устройства.
Рис. Е32 : РУ с выдвижными функциональными блоками
Нормы
Различные стандарты
|
Соблюдение действующих норм необходимо для обеспечения соответствующей степени надежности. |
Определенные типы распределительных устройств (в частности, функциональные распределительные устройства) должны соответствовать специальным нормам согласно области применения или условиям окружающей среды.
Справочным международным стандартом для устройств, подлежащим полным и частичным типовым испытаниям, является стандарт МЭК 60439-1.
Стандарт МЭК 60439-1
|
Три элемента стандарта МЭК 60439-1 вносят значительный вклад в обеспечение надежности:
|
- Классы устройств
Стандарт МЭК 60439-1 определяет два класса устройств:
- Комплектные распределительные устройства низкого напряжения, прошедшие типовые испытания, без значительных отклонений от установленного типа системы (ТТА), соответствие которой обеспечивается типовыми испытаниями, предусматриваемыми в стандарте.
- Комплектные распределительные устройства низкого напряжения, прошедшие частичные типовые испытания (РТТА), которые могут включать в себя узлы, не прошедшие типовые испытания, при условии, что они входят в состав оборудования, прошедшего типовые испытания.
При монтаже квалифицированным персоналом в соответствии с нормами профессионального производства работ и инструкциями изготовителя, такие устройства обеспечивают аналогичный уровень безопасности и качества.
- Функциональные блоки
Тот же стандарт определяет функциональные блоки:
- Часть устройства, включающая в себя все электрические и механические элементы, необходимые для выполнения заданной функции.
- Распределительное устройство включает в себя вводный функциональный блок и один или несколько функциональных блоков для отходящих линий, в зависимости от эксплуатационных требований к установке.
Функциональные блоки могут быть стационарными, втычными или выдвижными (см. Определения и стандарты).
- Секционирование (см. рис. Е33)
Разделение функциональных блоков внутри устройства обеспечивается с помощью форм секционирования, указываемых для различных режимов работы.
Формы пронумерованы (от 1 до 4 с указанием вариантов «a» или «b»). Нумерация имеет интегральный характер, т.е. форма секционирования с более высоким номером объединяет характеристики предыдущих форм.
Стандарт определяет следующие формы:
- Форма 1: без разделения.
- Форма 2: отделение шин от функциональных блоков.
- Форма 3: отделение шин от функциональных блоков и отделение всех функциональных блоков друг от друга, кроме их выходных зажимов.
- Форма 4: как для формы 3, но с отделением выходных зажимов всех функциональных блоков друг от друга.
Решение по применению той или иной формы секционирования основывается на соглашении между изготовителем и пользователем.
В распределительных устройствах серии Prima Plus применяется секционирования по формам 1, 2b, 3b, 4a, 4b.
- Типовые испытания
Обеспечивают соответствие каждого распределительного устройства стандарту. Протоколы испытаний, заверенные независимой организацией, являются гарантией для пользователей.
Рис. Е33 : Формы секционирования для функциональных РУ низкого напряжения
Телеуправление и контроль электроустановки
|
Общедоступность электротехнической информации и «умные» распределительные устройства – это уже реальность. |
Сегодня телеуправление и контроль не ограничивается крупными установками. Применение этих функций расширяется и обеспечивает значительное снижение затрат. Основные преимущества:
- Снижение платежей за электроэнергию.
- Снижение затрат на поддержание установки в рабочем состоянии.
- Оптимальное использование капиталовложений, особенно, оптимизация жизненного цикла установки.
- Повышение уровня удовлетворенности потребителей электроэнергии (в строительстве и обрабатывающей промышленности) благодаря повышению эксплуатационной готовности и/или качества электроэнергии.
Протокол Modbus становится открытым стандартом для обмена данными в распределительном устройстве и между распределительным устройством и потребителями по контролю и регулированию потребляемой мощности. Связь Modbus осуществляется в двумя способами: по витой паре (RS 485) и с помощью Ethernet TCP/IP (IEEE 802.3).
Сайт www.modbus.org представляет все технические характеристики протокола и постоянно обновляет перечень продуктов и компаний, использующих открытый промышленный стандарт.
Использование web-технологий позволило значительно расширить применение этого стандарта за счет снижения стоимости доступа к этим функциям посредством использования интерфейса, который стал универсальным, а также повышения уровня открытости и возможностей модернизации, которых просто не существовало всего несколько лет тому назад.
Источник: ru.electrical-installation.org
ЗРУ.
Закрытое распределительное устройство (ЗРУ)
Закрытые распределительные устройства и подстанции.
Закрытые РУ наиболее часто сооружают до 10 кВ включительно. При затруднении с получением нужной для размещения ОРУ площадки, при расположении на предприятиях в стесненных условиях, в районах с загрязненным воздухом, разрушающе действующим на открытые токоведущие части и снижающим изоляционные свойства фарфора, а также в северных районах с очень низкой температурой и обильными снегопадами, строят ЗРУ 35 и 110 кВ. При этом ЗРУ 110 кВ сооружают с применением оборудования, предназначенного для ОРУ.
Закрытые РУ размещают в одно-, двух- или трехэтажных зданиях из унифицированных сборных железобетонных конструкций. Закрытые РУ 6 и 10 кВ и подстанции, размещают во встроенных, пристроенных или отдельно стоящих зданиях из кирпича или сборного железобетона, сооружаемых на фундаментах из железобетонных блоков.
Закрытые РУ 35 и 110 кВ размещают в отдельно стоящих зданиях из сборного железобетона. Размеры помещений зависят от типа применяемого электрооборудования, схемы главных цепей, схемы заполнения и допустимых размеров ширины коридоров и проходов в ЗРУ, камерах трансформаторов и помещениях щитов (табл. 4). При компоновке ЗРУ и подстанций учитывают действующие строительные стандарты и размеры типовых элементов из сборного железобетона: железобетонные плиты, балки, кровельные и междуэтажные перекрытия.
При проектировании помещений ЗРУ и подстанций учитывают требования ПУЭ, основные из которых приведены ниже. Помещения РУ отделяют от прочих помещений стенами или перегородками и перекрытиями. Распределительные устройства выше 1 и до 1 кВ, как правило, размещают отдельно. В зависимости от длины в помещении РУ устраивается один (при длине до 7 м) или два выхода (при длине свыше 7 и до 60 м), расположенные по его концам (допускается располагать выходы из РУ на расстоянии до 7 м от его торцов).
Двери из РУ открываются в направлении других помещений, наружу или в сторону РУ с низшим напряжением, и имеют самозапирающиеся замки, открываемые с внутренней стороны помещения без ключа. Устройство порогов в дверях не допускается.
Наибольшее распространение при монтаже современных ЗРУ и подстанций 6 и 10 кВ получили комплектные устройства. Комплектные распределительные устройства компонуются из сборных камер одностороннего обслуживания (КСО-272 и КСО-366) или шкафов КРУ-2-6, КРУ-2-10, КР-Ю/500, K-XII, K-XV. Они поставляются по заказным схемам с установленными в камерах и шкафах аппаратами главной цепи, с приборами защиты, измерения, учета и сигнализации, с полной ошиновкой и проводками вторичной цепи в пределах камер.
Открытое распределительное устройство (ОРУ)
Масляный выключатель в ОРУ
Конструктивные особенности
Открытое распределительное устройство (ОРУ) — это такое распределительное устройство, оборудование которого располагается на открытом воздухе. Все элементы ОРУ размещаются на бетонных или металлических основаниях. Расстояния между элементами выбираются согласно ПУЭ. На напряжении 110 кВ и выше под устройствами, которые используют для работы масло (масляные трансформаторы, выключатели,реакторы) создаются маслоприемники — заполненные гравием углубления. Эта мера направлена на снижение вероятности возникновенияпожара и уменьшение повреждений при аварии на таких устройствах.
Сборные шины ОРУ могут выполняться как в виде жёстких труб, так и в виде гибких проводов. Жёсткие трубы крепятся на стойках с помощью опорных изоляторов, а гибкие подвешиваются на порталы с помощью подвесных изоляторов.
Территория, на которой располагается ОРУ, в обязательном порядке огораживается.
Преимущества
§ ОРУ позволяют использовать сколь угодно большие электрические устройства, чем, собственно, и обусловлено их применение на высоких классах напряжений.
§ Изготовление ОРУ не требует дополнительных затрат на строительство помещений.
§ ОРУ удобнее ЗРУ в плане расширения и модернизации
§ Возможно визуальное наблюдение всех аппаратов ОРУ
Недостатки
§ Эксплуатация ОРУ затруднена в неблагоприятных погодных условиях, кроме того, окружающая среда сильнее воздействует на элементы ОРУ, что приводит к их раннему износу.
§ ОРУ занимают намного больше места, чем ЗРУ.
КРУ.
Комплектное распределительное устройство (КРУ) — распределительное устройство, собраное из типовых унифицированых блоков (т. н. ячеек) высокой степени готовности, собранных в заводских условиях. На напряжении до 35 кВ ячейки изготовляют в виде шкафов, соединяемых боковыми стенками в общий ряд. В таких шкафах элементы с напряжением до 1 кВ выполняют проводами в твердой изоляции, а элементы от 1 до 35 кВ — проводниками с воздушной изоляцией.
Для напряжений выше 35 кВ воздушная изоляция не применима, поэтому элементы, находящиеся под высоким напряжением помещают в герметичные камеры, заполненные элегазом. Ячейки с элегазовыми камерами имеют сложную конструкцию, внешне похожую на сеть трубопроводов. КРУ с элегазовой изоляцией сокращённо обозначают КРУЭ.
Область применения
Комплектные распределительные устройства могут использоваться как для внутренней, так и для наружной установки (в этом случае их называют КРУН). КРУ широко применяются в тех случаях, где необходимо компактное размещение распределительного устройства. В частности, КРУ применяют на электрических станциях, городских подстанциях, для питания объектов нефтяной промышленности (нефтепроводы, буровые установки), в схемах энергопотребления судов.
КРУ, у которого все аппараты размещены в одном отсеке, называется камерой сборной одностороннего обслуживания (КСО). Как правило, КСО действительно одностороннего обслуживания, чаще всего имеет открытые сборные шины, задняя стенка отсутствует.
Устройство КРУ
Как правило, шкаф КРУ разделён на 4 основных отсека: 3 высоковольтных — кабельный отсек (ввода или линии), отсек выключателя и отсек сборных шин и 1 низковольтный — релейный шкаф.
§ В релейном отсеке (3) располагается низковольтное оборудование: устройства РЗиА, переключатели, рубильники. На двери релейного отсека, как правило, располагаются светосигнальная арматура, устройства учёта и измерения электроэнергии, элементы управления ячейкой.
§ В отсеке выключателя (4) располагается силовой выключатель или другое высоковольтное оборудование (разъединительные контакты, предохранители, ТН). Чаще всего в КРУ это оборудование размещается на выкатном или выдвижном элементе.
§ В отсеке сборных шин (6) располагаются силовые шины (8), соединяющие шкафы секции РУ.
§ Отсек ввода (5) служит для размещения кабельной разделки, измерительных трансформаторов тока (7) ,трансформаторов напряжения, ОПН.
РУ до 1000В.
Основным видом распределительных устройств напряжением до 1000 В являются распределительные щиты. С их помощью осуществляют питание внешних нагрузок и собственных нужд подстанций. Распределительные щиты разнообразны по схемам и по установленным в них аппаратам и приборам. Щиты комплектуют из панелей или шкафов, соединенных между собой в количествах и сочетаниях, соответствующих проектной схеме и строительной части щитового помещения. Панель (или шкаф) является полностью законченным элементом щита, а щит в целом — комплектным электротехническим устройством.
Панель представляет собой металлоконструкцию (каркас с лицевой панелью), на которой установлены аппараты и приборы для коммутации, измерения и защиты. Панели щита связаны сборными шинами и проводками вторичных цепей, к которым присоединяют аппаратуру, смонтированную на панелях. Они разделяются на вводные, линейные и секционные в зависимости от назначения установленных на них аппаратов, а также торцовые, назначение которых — защитное и декоративное закрытие боковых сторон крайних панелей щита. Панели всех серий имеют в своей основе единый каркас из гнутых стальных листов толщиной 2—3 мм с деталями из стальных гнутых профилей для креплений аппаратов и одинаковую конструкцию: две фасадные стойки, верхний фасадный лист для измерительных приборов, двери для обслуживания аппаратов, установленных на каркасе внутри, две задние стойки, поперечные и продольные связи. Рукоятки приводов автоматов и рубильников через прямоугольные отверстия выведены на фасад панели.
Монтаж щитов начинается с разметки места установки фундаментной рамы, которая должна быть установлена на первой стадии монтажных работ. Проверяются проходы между стеной и щитом, симметричное расположение продольных и поперечных осей щита к щитовому помещению, сопряжение с кабельными каналами и проемами с учетом отметки чистого пола.
Щиты устанавливают после окончания строительных и отделочных работ на фундаментной раме, выверяют в горизонтальной и вертикальной плоскостях и временно закрепляют. После установки, соединения блоков или панелей между собой и выверки щит окончательно закрепляют болтами или сваркой. Производят монтаж сборных шин и установку приборов, поступивших в отдельной упаковке.
Источник: megaobuchalka.ru