ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПОДСТАНЦИЯ Российский патент 2008 года по МПК H02B5/00 H02B7/06 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сооружении несущих конструкций подстанций, распределительных устройств и других электроустановок, предназначенных для приема, преобразования и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц в сетях в диапазоне напряжений 35-110 кВ.

Известна также заявка ЕР 0829937, в соответствии с описанием к заявке токоведущие элементы электрооборудования, установленного в контейнере, содержатся в изоляторах, установленных на кровле данного контейнера.

Оборудование внутри контейнера и на кровле относится к одному классу напряжения, таким образом, сочетание наружного и внутреннего электрооборудования не влияет на решение задачи, связанной с сокращением протяженности кабельных линий и снижением коммерческих потерь.

Известна полезная модель RU 33467 «Блочный распределительный пункт и модуль блочного распределительного пункта», согласно которой блочный распределительный пункт, смонтированный на фундаменте, включает ограждающие конструкции (наружные стены, пол, кровля), смонтированные в нем электротехническое и вспомогательное оборудование блочного распределительного пункта. Блочный распределительный пункт выполнен, по крайней мере, в виде одного транспортабельного модуля - объемного блока заводской готовности с размещенным в нем электрооборудованием. Блочный распределительный пункт относится к закрытым распределительным устройствам (ЗРУ).

Известно решение комплектных трансформаторных подстанций блочного типа (КТПБ), в состав которых входит открытое распределительное устройство (ОРУ), трансформаторы, комплектные распределительные устройства наружной установки (КРУН), объединенный пункт управления (ОПУ). Конструкция КТПБ основана на применении жесткой ошиновки. Площадь ОРУ при создании КТПБ сокращается на 15-20%, существенно сокращаются трудозатраты на строительной площадке (И.М.Шапиро. Принципы унификации элементов электрической сети 110-330 кВ, М., Энергоатомиздат, 1984 г., стр.151).

Несомненным положительным свойством указанных технических решений является рациональное использование площади для возведения подстанций, сокращение трудозатрат при строительстве и т.д. Тем не менее, к недостаткам данных устройств относятся следующие особенности.

Кровля блочного распределительного пункта по описанию RU 33467 имеет прямоугольную форму значительной площади, данное обстоятельство влияет на скопление снега, создающее дополнительную нагрузку на кровлю, кроме того, затрудняет процесс естественного схода снега, в то время как уборка снега с кровли является трудоемким процессом.

При эксплуатации здания возникает необходимость в создании площадок для хранения инвентаря, поступающего для монтажа оборудования и кабельной продукции и т.д. Как правило, на территории действующих подстанций таких площадок несколько, в связи с этим можно поставить под сомнение компактность их расположения и оптимальность использования территории.

При необходимости использования ОПУ в составе электрической подстанции на 110 кВ возникают определенные трудности, связанные с размещением кабельных потоков по территории подстанции в соответствующих устройствах, организующих кабельную трассу. Эти трудности преодолевают с помощью дополнительных средств и материалов, что характеризует такое решение как затратный и трудоемкий путь.

Анализируя техническое решение, изложенное в книге И.М.Шапиро, можно сказать, что при использовании КТПБ возникают недостатки, также связанные с затратами на создание кабельных трасс по территории подстанции. Причем из-за возникающего сопротивления протяженных кабельных потоков изменяется работа трансформаторов напряжения и трансформаторов тока, что приводит к возникновению коммерческих потерь, обусловленных ухудшением точности работы средств учета электроэнергии.

Кроме того, размещение оборудования ОРУ на металлических конструкциях, установленных на фундаменте, приводит к увеличению стоимости сооружения и эксплуатации подстанции.

Задача заявляемого технического решения заключается в снижении затрат на строительство и эксплуатацию подстанции, сокращении размеров общей площади подстанции, повышении надежности работы оборудования и удобства обслуживания подстанции за счет сочетания в одном сооружении ЗРУ и ОРУ.

Поставленная задача решается тем, что электрическая подстанция, состоящая из блок-боксов и электрооборудования, причем блок-боксы установлены на едином фундаменте таким образом, что они образуют здание со сквозным коридором и единой кровлей, имеющее в плане вид «каре» - прямоугольника с прямоугольным внутренним двором, и характеризующееся наружным и внутренним периметром, при этом коридор расположен вдоль внутреннего периметра здания, на кровле здания установлено немаслонаполненное электрооборудование класса напряжения 35-110 кВ.

Для сооружения электрической подстанции используют продольно ориентированные или поперечно ориентированные блок-боксы коробчатой формы, которые устанавливают на едином фундаменте, при этом торцевые стороны блок-боксов соединяют между собой. При соответствующем соединении блок-боксов образуется здание, имеющее в плане вид прямоугольника с прямоугольным внутренним двором, т.е. образуется здание в форме замкнутого каре с одним или несколькими проездами во внутренний двор. Таким образом, здание характеризуется наружным и внутренним периметром.

Другая особенность внутренней планировки здания заключается в том, что общий для всего здания коридор расположен вдоль внутреннего периметра здания. Таким образом, внутри здания в каждом контейнере-отсеке становится возможным устанавливать электрооборудование определенного вида, обеспечивая к нему доступ из коридора без выхода за пределы здания; там же организуются помещения для оперативно-ремонтного персонала. В сложных климатических условиях такая планировка здания особенно актуальна, т.к. снежные заносы, затяжная распутица и прочие неблагоприятные условия не затруднят доступ персонала к оборудованию.

Кровля здания, план которой соответствует плану здания в виде «каре», имеет уклон, что способствует быстрому сходу снега, не создает критической нагрузки на кровлю, кроме того, уборка снега с такой кровли представляет собой менее трудоемкий процесс.

Благодаря современным техническим достижениям, реализованным в создании компактного электрооборудования с малым числом ячеек без маслонаполненных элементов, становится возможным устанавливать оборудование класса напряжения 35-110 кВ на кровле здания. В качестве ячейки целесообразно использовать компактные элегазовые модули PASS концерна ABB на 110 кВ в количестве до 4-х. Подобные модули обладают рядом достоинств, таких как: многофункциональность, наличие оперативных блокировок, минимальный объем работ по установке модулей, кроме того, сокращенная, по сравнению с традиционной компоновкой модулей, занимаемая площадь.

Таким образом, сооружение электрической подстанции представляет собой сочетание ЗРУ и ОРУ, при этом модульный тип здания из контейнеров предопределяет различную модификацию электрооборудования ЗРУ.

Здание электрической подстанции, представляющее ЗРУ со всеми присущими ему достоинствами, предназначено для размещения электрооборудования различного класса напряжения. Так, в здании электрической подстанции предусмотрены отсеки для размещения объединенного блока правления (ОПУ), КРУН, трансформаторов собственных нужд (ТСН), щита управления (ЩУ), панелей защиты и автоматики, аккумуляторной батареи и др.

В период строительства подстанции внутренний двор здания, ограниченный внутренним периметром здания, используют для размещения поступающего в монтаж оборудования, кабельной продукции и т.д., а во время эксплуатации подстанции - для установки заземляющих дугогасящих реакторов, хранения инвентаря, запасных частей и прочего оборудования.

Таким образом, сочетание ЗРУ и ОРУ в одном сооружении позволяет сократить размеры общей площади, занимаемой подстанцией, расходы на ее сооружение, а также затраты на поддержание подстанции в рабочем состоянии.

Кроме того, размещение ОРУ на кровле здания сокращает потребность в использовании дорогостоящих металлических конструкций и затраты на строительство фундаментов для установки оборудования.

При сочетании ЗРУ и ОРУ в одном сооружении становится возможным размещать шкафы и приводы управления коммутационными аппаратами высокого класса напряжения (т.е. 35-110 кВ) в отапливаемом помещении в непосредственной близости от этих аппаратов, что позволяет повысить надежность работы оборудования и удобство его обслуживания.

При размещении основных кабельных потоков в пределах здания подстанции в специально выделенных для этой цели отсеках нет необходимости в их размещении на территории подстанции вне здания. Кроме того, при росте протяженности кабельных линий в цепях вторичных обмоток трансформаторов тока и напряжения увеличивается нагрузка на эти трансформаторы, что ухудшает точность измерений, а в тех случаях, когда трансформаторы тока и напряжения входят в измерительные комплексы коммерческого учета, это ведет к искажению финансовых расчетов за потребление электроэнергии. Таким образом, технический результат заявляемого технического решения проявляется в сокращении протяженности контрольных кабелей в цепях вторичных обмоток измерительных трансформаторов и, как следствие, в снижении затрат на монтаж подстанции, улучшении работы средств электроучета, а также повышении точности коммерческих расчетов за электропотребление.

Следует отметить, что при размещении кабельных потоков внутри здания улучшаются условия их монтажа и обслуживания, а также защита от атмосферных воздействий.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) в России являются основным нормативным документом, регламентирующим все аспекты проектирования и монтажа и эксплуатации электрических подстанций. Таким образом, все особенности заявляемой электрической подстанции в отношении перечисленных аспектов, выполненной в соответствии с ПУЭ, поясняются примером выполнения и чертежом.

Электрическая подстанция напряжением 110 кВ содержит здание 1, имеющее в плане вид каре с прямоугольным внутренним двором 2 и характеризующееся наружным и внутренним периметром. К зданию 1 организован подъезд 3. Здание 1 состоит из двенадцати контейнеров 4 коробчатой формы, продольно ориентированных и соединенных между собой торцевыми сторонами.

Размеры объемных блок-боксов 4 в поперечном сечении: высота - 3 м, ширина - 2,5 м, длина - 2,5 м.

В блок-боксах 4 здания 1 электрооборудование напряжением, например, ниже 35 кВ размещено таким образом, чтобы вдоль всего внутреннего периметра здания создавалось свободное пространство в виде общего сквозного коридора, причем контейнеры 4 могут быть полной заводской готовности или электрооборудование может монтироваться на месте. Ширина коридора принимается не менее 1,2 м.

На кровле здания, в зависимости от принятой главной схемы электрических соединений подстанции, установлены от одной до четырех ячеек PASS (без маслонаполеннных элементов) концерна ABB, рассчитанных на напряжение 110 кВ.

На чертеже изображены две ячейки 5 PASS.

Электрооборудование установлено с обеспечением необходимых электрических соединений.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сооружении несущих конструкций подстанций, распределительных устройств и других электроустановок, предназначенных для приема, преобразования и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц в сетях в диапазоне напряжений 35-110 кВ. Электрическая подстанция состоит из блок-боксов и электрооборудования, блок-боксы установлены на едином фундаменте таким образом, что они образуют здание со сквозным коридором и единой кровлей, имеющее в плане вид «каре» - прямоугольника с прямоугольным внутренним двором, и характеризующееся наружным и внутренним периметром. При этом коридор расположен вдоль внутреннего периметра здания, на кровле здания установлено немаслонаполненное электрооборудование класса напряжения 35-110 кВ. Технический результат заключается в снижении затрат на строительство и эксплуатацию подстанции, сокращении размеров общей площади подстанции, повышении надежности работы оборудования и удобства обслуживания подстанции за счет сочетания в одном сооружении закрытых и открытых распределительных устройств. 1 ил.

Электрическая подстанция, состоящая из блок-боксов и электрооборудования, причем блок-боксы установлены на едином фундаменте таким образом, что они образуют здание со сквозным коридором и единой кровлей, имеющее в плане вид «каре» - прямоугольника с прямоугольным внутренним двором, и характеризующееся наружным и внутренним периметром, при этом коридор расположен вдоль внутреннего периметра здания, на кровле здания установлено немаслонаполненное электрооборудование класса напряжения 35-110 кВ.